Anaerobe oxidatie van methaan gekoppeld aan denitrificatieEdit
Anaerobe denitrificatie gekoppeld aan methaanoxidatie werd voor het eerst waargenomen in 2008, met de isolatie van een methaanoxiderende bacteriestam die onafhankelijk methaan bleek te oxideren. Dit proces gebruikt de overtollige elektronen van methaanoxidatie om nitraten te reduceren, waardoor zowel vaste stikstof als methaan effectief worden verwijderd uit aquatische systemen in habitats variërend van sedimenten tot veenmoerassen tot gelaagde waterkolommen.
Het proces van anaerobe denitrificatie kan aanzienlijk bijdragen aan de mondiale methaan- en stikstofcycli, vooral in het licht van de recente instroom van beide als gevolg van antropogene veranderingen. De mate waarin antropogeen methaan de atmosfeer beïnvloedt, is bekend als een belangrijke aanjager van klimaatverandering, en gezien het feit dat het vele malen krachtiger is dan kooldioxide. Het verwijderen van methaan wordt algemeen beschouwd als gunstig voor het milieu, hoewel de omvang van de rol die denitrificatie speelt in de mondiale methaanflux niet goed wordt begrepen. Anaërobe denitrificatie als mechanisme is in staat gebleken het overtollige nitraat te verwijderen dat wordt veroorzaakt door afspoeling van meststoffen, zelfs in hypoxische omstandigheden.
Micro-organismen die dit type metabolisme gebruiken, kunnen bovendien worden ingezet bij bioremediëring, zoals blijkt uit een studie uit 2006 over verontreiniging met koolwaterstoffen in het Zuidpoolgebied, evenals uit een studie uit 2016 waarin de denitrificatiesnelheden met succes werden verhoogd door de omgeving waarin de bacteriën werden gehuisvest, te veranderen. Van denitrificerende bacteriën wordt gezegd dat ze hoogwaardige bioremediatoren zijn vanwege hun aanpassingsvermogen aan een verscheidenheid van verschillende omgevingen, evenals het ontbreken van toxische of ongewenste restanten, zoals die door andere metabolismen worden achtergelaten.
Rol van denitrificerende bacteriën als een methaan sinkEdit
Denitrificerende bacteriën zijn gevonden om een belangrijke rol te spelen in de oxidatie van methaan (CH4) (waarbij methaan wordt omgezet in CO2, water en energie) in diepe zoetwaterlichamen. Dit is belangrijk omdat methaan het op één na belangrijkste antropogene broeikasgas is, met een aardopwarmingsvermogen dat 25 keer krachtiger is dan dat van kooldioxide, en zoetwater een belangrijke bijdrage levert aan de wereldwijde uitstoot van methaan.
Een studie uitgevoerd op het Europese Bodenmeer toonde aan dat anaerobe methaanoxidatie gekoppeld aan denitrificatie – ook wel nitraat/nitriet-afhankelijke anaerobe methaanoxidatie (n-damo) genoemd – een dominante put van methaan is in diepe meren. Lange tijd werd aangenomen dat de vermindering van methaanemissies uitsluitend te danken was aan aerobe methanotrofe bacteriën. Methaanoxidatie vindt echter ook plaats in anoxische, of zuurstofarme, zones van zoetwaterlichamen. In het geval van het Bodenmeer wordt dit gedaan door M. oxyfera-achtige bacteriën. M. oxyfera-achtige bacteriën zijn bacteriën die lijken op Candidatus Methylomirabilis oxyfera, een bacteriesoort die fungeert als denitrificerende methanotrofe bacterie.
Uit de resultaten van het onderzoek aan het Bodenmeer bleek dat het nitraat in het water op dezelfde diepte als het methaan verarmd was, wat erop wijst dat methaanoxidatie gekoppeld was aan denitrificatie. Hieruit kon worden afgeleid dat het M. oxyfera-achtige bacteriën waren die de methaanoxidatie uitvoerden, omdat hun abundantie piekte op dezelfde diepte waar de methaan- en nitraatprofielen elkaar ontmoetten. Dit n-damo proces is belangrijk omdat het helpt bij het verminderen van methaanemissies uit diepe zoetwaterlichamen en het helpt bij het omzetten van nitraten in stikstofgas, waardoor overtollige nitraten worden gereduceerd.